卫生填埋场选址课程设计向春江市卫生填埋场工艺设计.doc

向春江市卫生填埋场选址课程设计设计题目：向春江市卫生填埋场工艺设计 学生：向学坤学号：63090602班级：630906专业：勘查技术与工程（工程地质）目录1、工程概况1.1项目背景1.2 工程设计主要内容1.3方案设计依据和原则1.4项目设计原始资料2、填埋场的选址2.1选址的考虑因素2.2选址的程序2.3卫生填埋场工艺设计3、填埋场的工艺3.1场地分区设计3.2 场地平整3.3 垃圾坝4、防渗系统4.1填埋场的防渗系统4.2 防渗措施5. 导排气系统5.1填埋气的组成5.2填埋气体导排设施应符合的规定5.3填埋场气体的收集系统5.4 填埋场的导排方式及选择6.封场覆盖6.1填埋场封场系统设计6.2填埋场封场后的土地回用6.3 环境保护与监测7. 渗滤液的产生及收集处理7.1垃圾渗滤液概念和来源7.2垃圾渗滤液的水质特征7.3渗滤液收集系统8、垃圾填埋场的选择附表1、工程概况1.1项目背景在生活垃圾处理处置方式中，填埋无疑占据着举足轻重的位置，从全球来看，填埋大约占到70%左右，在各发达国家应用非常广泛，例如加拿大1989年卫生填埋处置量占82%；1991年英国、意大利年卫生填埋处置量占其总处置量的90%美国处置量为72%，西班牙处置量为75%，德国1993年卫生填埋处置量占73%。美国联邦环保局和很多州都已详细制定关于填埋场选址、设计、施工、运行、水气监测、环境美化，封闭性监测以及维护年限的法规。而在我国,由于经济技术水平等的原因，填埋所占的比例更高，达到90%以上。虽然随着经济技术的发展，在未来的20年内，在拟建的垃圾处理项目中，填埋比例会稍有下降，但仍有大约75%的项目采用填埋方式。以填埋为主的路线，因此填埋必将在今后很长一段时间内占据主导地位，许多大中城市新建的垃圾填埋场，其日处理能力都达上千吨，总填埋库容达数千万立方米。1.2 工程设计主要内容该垃圾卫生填埋场主体工程设计的主要内容包括：1、根据向春江市的地形图、地质图、卫片进行垃圾填埋场的选址；2、总平面布置，厂区平整，填埋工艺，防渗工程，渗滤液收集导排工程，地下水导排系统，填埋气体收集与利用设计；3、封场工程，道路建设，绿化工程等。1.3 方案设计依据和原则1.3.1 方案设计依据1、地形地貌条件 最理想的地形地貌是汇水面积不大的山间盲沟或小型盆地，容量上可处置至少20年填埋的废物量 ；2、地质构造环境 岩层节理裂隙不发育，没有隐伏断裂或活动断裂通过场址范围 ；3、岩土地质结构场址底部和侧部最好是厚度适当的不透水层（泥岩、页岩、厚层粘性，规避岩溶发育区、高渗透地层或含水层；4、场区土壤有足够、容易取得、价低的覆盖物 ；5、水文地质条件包气带土壤层厚2m，地下水位应尽量低 ，规避补给区和出露区场地容量 20-30a；6、季风 城市下风口；7、斜坡地质灾害 尽量规避或较易预防和治理；8、附属场地空间、强度、稳定性、屏障；9、气象条件抵御百年一遇以上洪水的设标准；10、其他尽量远离居民区（500m），规避重要管线、文化遗产、矿产资源、珍惜生态资源，交通便捷，运营费用较低；1.3.2 采用主要规范及标准1）生活垃圾卫生填埋技术规范（cjj17-2004）2) 生活垃圾填埋场污染控制标准（gb16889-2008）3）生活垃圾卫生填埋场防渗系统工程技术规范（cjj 113-2007）具体见文件夹中附有规范！1.3.3 方案设计原则本工程项目设计以城市总体规划为指导，结合该地区环卫事业的实际情况，遵循国家垃圾处理的技术政策，以垃圾的“无害化，减量化，资源化”为目标，使工程的各项指标均符合国家的有关法规，规范和标准。在设计过程中，采用卫生填埋技术，采用易于管理，技术先进，稳定可靠的处理工艺确保垃圾无害化处理，具体体现在如下几个方面：1、执行国家关于环境保护的相关政策，符合国家的有关法规，规范和标准，与城市的发展战略方针和定位相适应。2、坚持因地制宜，从当地的实际出发，达到工程项目的环境效益，社会效益和经济效益的统一。3、在本工程中，采用合理的建设实施方案，充分考虑工程实施的可行性，经济性和合理性。4、解决垃圾处理过程中所产生的渗滤液，填埋气体以及填埋场内恶臭及蚊蝇等污染物所产生的污染问题，最大限度的减轻和避免二次污染的产生。1.4 项目设计原始资料1.4.1 城市概况该城市垃圾年产量为350，000m，城市为小型城市。利用已知的地形高程和地下水位埋深利用sufer建立地形高程等值线图和向春江市地下水位等值线图，以及地形地表图。（见向春江市地表高程、向春江市地下水位）1.4.2 厂址概况工建设场址分别距市中心4km，6km,6km，是三面环山的沟谷， 地面标高70-150m。1、地质条件：裸露的地层为黄土状土，粉质粘土。2、水文条件：水位埋藏较浅。分析图解见向春江市地下水埋深sufer图。1.4.3 数据资料地质图一幅，地形图一幅，卫片一幅。2、填埋场的选址2.1选址的考虑因素填埋场的选址总原则是应以合理的技术、经济方案，尽量少的投资，达到最理想的经济效益，实现保护环境的目的。必须加以考虑的因素有：运输距离、场址限制条件、可以使用的土地容积、入场道路、地形和土壤条件、气候、地表和水文条件、当地环境条件以及填埋场封场后场地是否可被利用。我们首先应考虑的是安全、稳定因素：区域地壳稳定性。岩体完整性。水文地质条件适宜。地表水体少，径流动态稳定。气候少雨、强蒸发。人口稀少。不危及自然保护区及珍稀动植物。区内可利用自然资源少。易解决土地所有权。交通方便。以及社会舆论等等。2.2选址的程序（1）资料搜集(网上收集规范，见向学坤文件夹)（2）地质图、地形图、卫片对照分析（3）在地质图上寻找谷地和盆地（4）对预选场地进行初步评估（5）选择三处预选场地2.3 卫生填埋场工艺设计2.3.1填埋库区场址一:场址一处于地形图上129号部位，在选取填埋场时，我是在地形图上通过经纬度进行标号，然后在地质图上进行对照标号，然后进行地质图地形图对照分析，根据等高线和卫星图判断该区域为沟谷地形，找出适合建设填埋场的区域，进行标号1、2、3号。现在对一号场地进行分析。一号场地的地质条件主要为第四纪覆盖层和花岗斑岩。地理坐标为： 东京：004.5|005 北纬：32015.532016场址二：2号区域位于99号与100号之间，然后进行地质图地形图对照分析，根据等高线和卫星图判断该区域为沟谷地形适合建设填埋场，地质条件主要为第四纪覆盖层和片麻状花岗岩。地理坐标为 东京：004.5|005 北纬：32016.532017场址三：3号区域位于101号内，然后进行地质图地形图对照分析，根据等高线和卫星图判断该区域为沟谷地形适合建设填埋场，地质条件主要为第四纪覆盖层，土体的性质为黄土状土，粉质粘土以及砾石层。地理坐标为 东京：005.5|006 北纬：32016.532017填埋库区总体位于山谷地区，三面环山。库内设有垃圾坝、截洪沟、排洪井、排洪管、引泉管、纵横盲沟和石笼等。具体细节见垃圾填埋场一、二、三文件夹。2.3.2 填埋场处理规模计算垃圾填埋场服务年限为20年，计划年产垃圾为350,000m，因此总的垃圾埋藏量为20x350000=7000000m。 体积计算过程：1、在地形图上对个场址建立x、y坐标（坐标参见地形图）2、对所选的场址选按一定的间隔选取剖面（剖面参见各文件夹）3、分别对个剖面寻找x、y坐标上的参数4、利用excel做剖面图（见垃圾填埋场文件夹）5、利用方格计算在高程100m之内的面积6、利用剖面之间的间距计算两剖面之间的体积，v=（剖面一的面积+|剖面二的面积）/2x剖面之间的间距（见垃圾填埋场高程）7、在整体垃圾填埋场之上铺设一定厚度的垃圾，通过面积和高计算体积（见垃圾填埋场高程）8、两种体积之后即为本垃圾填埋场的总体积（见垃圾填埋场高程）对于三个场址分别选取不同剖面计算体积，其计算结果如下：场址场址1场址2场址3体积（m）6455425107022008274500预计使用年限（a）18.4430.623.6注：计算的详细过程见向学坤文件夹中的垃圾填埋场x地表高程。计算的详细情况可直接询问本人或者参见文件夹一、二、三的剖面计算！3、填埋场的工艺3.1 场地分区设计根据总平面布置，填埋区总占地面积为1661845m2。结合国内已建成的填埋区的成果经验，对填埋区进行分区时一种合理的设计方法，有利于实现工程的经济性。分区设计需要遵循的原则有：垃圾量上限、雨污水分流、合适的填埋工艺以及满足分区阶段施工的要求。根据垃圾处理量的要求，将整个填埋区分为8个填埋分区。为了加快工程的进度，尽快满足接受生活垃圾的要求，将整个填埋库区工程分为三期进行。一期包括一区、二区和三区，二期包括四区、五区，三期包括六区、七区和八区。先进行填埋一区的施工。3.2 场地平整垃圾未进场前，先对填埋区底部处理，进行平整夯实，做好防渗层的基础。配合场地地下水的收集导排，渗滤液收集导排及填埋区内部雨水的收集导排，按设计标高及坡度重整场底。对场底和边坡先进行清除根植土，再按设计标高及坡度重整场地及边坡。整个场地平整设计是以场地分区为基础，结合防渗工程要求进行的。场底平整主要包括三个部分：场地清理、场地开挖和场地土方回填。场地平整的最后要求是形成土建构建面，有利于防渗系统的铺设。1） 场地清理：主要是清除表皮土，树木，杂草，腐殖土和淤泥等有害物质。2） 场地开挖：要求挖方范围内的树木，杂草，腐殖土和石块等全部清除，挖方坡度应符合设计要求，不得超挖。3） 土方回填：要求填方基底不得有树木，杂草，腐殖土和淤泥等有害物质；填方基底无积水，有地下水的地方应得到有效处理；填土土质和含水量必须符合设计要求；填方应按规定分层回填夯实。4）构建面：构建面平整坚实，无裂缝和松土；基地表面无积水，垂直深度25cm内无石块，树根及其他任何有害的杂物；坡面稳定，过渡平缓。3.3 垃圾坝为了将垃圾填埋在填埋区内，防止垃圾堆体滑坡，更好的使填埋区与其他功能区分隔开，需在填埋作业之前，在填埋区的最低处修建垃圾坝。考虑到向春江市垃圾填埋场的预选场均为沟谷型，应在沟谷出口处设置垃圾坝，垃圾坝平均高度为20m。坝基及内坡均铺设土工布和砂石组成的反滤层，渗滤液通过反滤层渗出，进入渗滤液调蓄池。垃圾坝可防止垃圾堆体滑坡，但它一侧收到垃圾的推滑力，垃圾坝在垃圾的推滑力和重力的作用下，都有向外和向下移动的走势，如果坝坡内岩土的抗剪强度能够抵抗住这种走势，则坝坡是稳定的，否则就会失稳而发生滑坡，导致垃圾坝裂缝、垃圾溢出、渗滤液涌出，对垃圾场的地表水、地下水都造成污染。而且地表水、地下水一旦被渗滤液污染，是很难治理的，往往需要几十年甚至上百年也难以根治。因此垃圾坝的稳定性、可靠性十分重要。垃圾坝的建设与垃圾场的地形、地质条件和修筑材料有密切关系。4、防渗系统4.1 填埋场的防渗系统填埋场防渗系统，不仅要能防止渗滤液渗出污染地下水，还要防止地下水涌入填埋场。场底防渗系统主要有水平防渗系统和垂直防渗系统两种类型。水平防渗系统是在填埋区底部及周围铺设低渗透性材料制作的衬层系统。垂直防渗系统将密封层建在填埋场的四周，主要利用填埋场基础下方存在的不透水层或弱透水层，将垂直密封层构筑在其上，以达到将填埋气体和垃圾渗滤液控制在填埋场之内的目的，同时也有阻止周围地下水流入填埋场的功能。在设计时我们考虑：1、使用寿命。填埋场的使用寿命，封场后要求的防渗层的寿命，以及本身的可靠性。2、与填埋场的相容性。选用的材料不能被填埋物侵蚀，由于渗滤液的性质不稳定，所以选择的材料要适应渗滤液的各种性质，如抗酸、抗碱等。3、场地条件及气候条件。4、建设费用。防渗材料的选择既要达到防渗要求，又要考虑经济合理，厚的土工膜具有更好的防渗性能，但必将提高建设费用。4.2防渗措施压实粘土衬垫广泛用于划分填埋单元和拦蓄废弃物，覆盖新的填埋废弃物和封闭老的填埋场。作为基底衬垫，压实粘土必须达到一定标准以防止地下水被淋洗液污染。粘土衬垫100cm厚的压实粘土层，其透水性应低于110-7cm/s，并具有足够的强度。复合衬垫由土工膜和一层低透水的粘土紧密接触而成，它已广泛用于危险品填埋场和城市固体废弃物填埋场。复合衬垫具有较好的抗拉强度，克服单层土工膜衬垫存在的易拉裂破坏缺陷。粘土衬垫在铺设土工膜之前要用钢筒碾压机压平碾光，保证二者接触良好；覆盖土工膜时，要尽可能使折皱减至最少。本设计采用单层hdpe膜为主的防渗系统：单层衬里（库区底部）系统示意图单层衬里（库区边坡）系统示意图5、导排气系统5.1填埋气的组成填埋场的主要气体包括氨、二氧化碳、一氧化碳、氢、硫化氢、甲烷、氮和氧等，其中以甲烷和二氧化碳的含量最高。5.2 填埋气体导排设施应符合的规定1、填埋气体导排设施应采用竖井管，也可采用横管或横竖相连的导排设施。2、竖井可采用穿孔管居中的石笼，石笼宜用级配石料等粒状物填充。竖井宜按填埋作业层的升高分段设置和连接，竖井设置的水平间距不应大于50m，管口应高出场地1m以上。应考虑垃圾分解和沉降过程中堆体的变化对气体导排设施的影响，防止设施阻塞、断裂而失去导排功能。3、填埋深度大于20m采用主动导气时，宜设置横管。4、有条件进行填埋气体回收利用时，宜设置填埋气体利用设施。填埋库区除应按生产的火灾危险性分类中采取防火设施外，还应在填埋场设置消防储水池，配备洒水车，储备灭火干粉剂和灭火沙土，还应配置气体监测及安全警报器等。5.3 填埋气体的收集系统收集填埋气体的作用时减少填埋气体向大气的排放量、控制填埋气体的无序迁移，并为填埋气体的回收利用做准备。收集系统可分为主动式和被动式两种，被动式收集系统利用垃圾体内的气体压力来收集填埋气体，主动收集系统则是采用抽真空的方法来控制气体的流动。主动气体收集系统主要由抽气井、集气管、冷凝水收集井和泵站、真空源、气体处理站（回收或焚烧）以及气体监测设备等组成。被动收集设施根据设置方向分为竖向收集方式和水平收集方式两种类型。被动收集系统的优点是费用较低，而且维护保养也比较简单。若将排气口与带阀门的管子连接，被动收集系统即可转变成主动收集系统。5.4填埋场的导排方式及选择在选择填埋场气体控制方式时，应立足于填埋场的实际情况，进行综合考虑，确定最佳方案。由于该设计为新建填埋场，初期产气量不大，而后会迅速增加，因此该设计在收集方式的选择上，采用在垃圾填埋初期通过被动方式控制气体释放，当产气量提高到具有回收利用价值之后，开始对气体进行主动回收利用。主要以主动导排方式为主。目前，国内收集垃圾沼气的垃圾填埋场较少，其收集方式基本是参照国外的经验。填埋沼气的收集主要有两种方式，即垂直收集与水平收集。垂直收集是在垃圾填埋封场后在其上打垂直井，以收集填埋场内的沼气；而水平收集是在垃圾填埋过程中，在垃圾填埋作业面上水平铺设沼气收集管来收集沼气。这两种方式各有优缺点，垂直收集适合在已封场的垃圾填埋场或已封顶的垃圾填埋单元进行沼气的收集，其特点是封顶后打井易于操作，垃圾覆盖较好利于集气，集气半径较大，但一般不能边填埋边集气。而水平收集则比较适用在未封场的垃圾场上或者正在进行作业的垃圾填面上，其特点是可在边填埋边集气，利于沼气的及时收集，缺点是易与填埋作业发生冲突，集气半径相对小一些。经对比上述两种收集方式的优缺点，本设计选择竖向收集井方式。即主动导排竖向收集方式。填埋气体常用的利用方式有：锅炉燃料、民用或工业燃气、汽车燃料和发电。6、封场覆盖6.1填埋场的封场系统设计该垃圾填埋场设计使用年限为20年，到期后将进行封场。目的在于减少雨水的渗入，进行填埋场生态恢复。最终覆盖层由下至上有三部分组成：下层为粘土层（渗透系数107cm/s），压实厚度为0.65m；中间层为自然土，压实厚度为0.45m，其主要功能为防止植物根系穿透防渗层而导致渗水；最上层为营养土层，压实厚度0.65m，以种植草皮或浅根植物。封场后顶面坡度为5%，以利于降雨的自然排出。现代化填埋场的表面密封系统有多层构成，主要分为两部分：第一部分是土地恢复层，即为表层；第二部分是密封工程系统，由保护层（可选）、排水层（包括底土层）、防渗层和排气层组成。填埋的表面密封系统使用的防渗材料与衬层系统使用的防渗材料具有一致性，包括无机天然防渗材料（如黏土）、天然和有机复合防渗材料、和柔性膜（如hdpe膜）等。封顶覆盖层系统结构层示意图填埋场表面密封系统6.2填埋场封场后的土地回用填埋场的稳定化程度直接决定其土地回用的可能性，不同的回用目的对填埋场的稳定性要求也不同。判断填埋场的稳定化指标主要有填埋场表面沉降速度、渗滤液水质、释放气体的质和量、垃圾体的温度、垃圾矿物化的程度等。垃圾场的回用：1、作出场地使用规划，按规划逐步回用填埋场土地；2、绿化用地；3、人造景观用地4、堆肥厂用地；5、废弃物无害化处理厂；6、无机物质堆放场用地等。6.3 环境保护与监测在垃圾填埋之后我们应对其进行监测，主要是检测垃圾的渗滤液、填埋气体、地表水、地下水、大气、填埋物、堆体沉降、苍蝇密度等有关情况。7、渗滤液的产生及收集处理7.1垃圾渗滤液概念和来源垃圾渗滤液是指超过垃圾所覆盖土层饱和蓄水量和表面蒸发潜力的雨水进入填埋场地后，沥经垃圾层和所覆盖土层而产生的污水。渗滤液还包括垃圾自身所含的水分、垃圾分解所产生的水及浸入的地下水。城市垃圾填埋场渗滤液的处理一直是填埋场设计、运行和管理中非常棘手的问题。主要来源有：(1) 降水的渗入，降水包括降雨和降雪，它是渗滤液产生的主要来源；(2) 外部地表水的渗入，这包括地表径流和地表灌溉；(3) 地下水的渗入，这与渗滤液数量和性质与地下水同垃圾接触量、时间及流动方向等有关；当填埋场内渗滤液水位低于场外地下水水位，并没有设置防渗系统时，地下水就有可能渗入填埋场内；(4) 垃圾本身含有的水分，这包括垃圾本身携带的水分以及从大气和雨水中的吸附量；(5) 覆盖材料中的水分，与覆盖材料的类型、来源以及季节有关；(6) 垃圾在降解过程中产生的水分，与垃圾组成、ph值、温度和菌种等有关，垃圾中的有机组分在填埋场内分解时会产生水分；7.2垃圾渗滤液的水质特征浸出液是一种高浓度的有机废水，主要来源是降水和垃圾有机物分解产生的水，溶解垃圾中的有毒物质。 填埋初期，浸出液中有机酸浓度高，主要为低分子脂肪酸、腐殖质类、灰黄酸等，显弱酸性。 填埋中、后期，挥发性有机酸增加，显弱碱性。此阶段浸出液中bod5（五日化学需氧量 ） 、cod（化学需氧量以氧化1升水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量 ）高，与工业废物或污泥混埋时，浸出液中重金属含量增高。 7.3渗滤液收集系统7.3.1收集系统的作用渗滤液收集系统应保证在填埋场使用年限内正常运行，收集并将填埋场内渗滤液排至场外指定地点，避免渗滤液在填埋场底部蓄积。渗滤液的蓄积会引起下列问题：1、场内水位升高导致垃圾体中污染物更强烈的浸出，从而使渗滤液中污染物浓度增大；2、底部衬层上的静水压增加，导致渗滤液更多的地渗漏到地下水土壤系统中；3、填埋场的稳定性受到影响；4、渗滤液有可能扩散到填埋场外。7.3.2收集系统的构造渗滤液收集系统主要由渗滤液调节池、泵、输送管道和场底排水层组成。1、排水层：场底排水层位于底部防渗层上面，由沙或砾石构成。当采用粗沙砾时，厚度为30-100cm，必须覆盖整个填埋场底部衬层，其水平渗透系数不应大于0.1（cm/s），坡度不小于2%。2、管道系统：一般穿孔管在填埋场内平行铺设，并位于衬层的最低处，且具有一定的纵向坡度 。3、防渗衬层：由黏土或人工合成材料构筑，有一定厚度，能阻止渗滤液下渗，并具有一定坡度（通常为2%-5%）。4、集水井、泵、检修设施以及监测和控制装置等。8 垃圾场选择方案在场址选择方面我先对各个场址进行有利条件和不里条件进行分析评价，然后对各个场址进行权重分析，最后确定选址优选方案，下面对各个场址进行有利条件和不利条件进行分析：场址一：1、有利条件：（1）场址一远离市区，对城市没有污染； （2）根据地质图分析该场址三面环山，便于封闭；（3）运输的距离比较近，交通方便，在运输方面比较经济；（4）该厂址的容量为6455425m，可以使用18.44年，基本符合场址要求；（5）改场址位于花岗斑岩上面，没有断层等影响，封闭比较容易，对于防渗方面比较有利。 2、不利条件（1）该厂址植被较多，从生态方面来讲，是不利因素；（2）场址周边有居住户，人文方面影响较大。场址